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基于 51 单片机电子万年历毕业论文

摘要：

电子万年历是一种非常广泛日常计时工具，对现代社会越来越流行。它可以对年、月、

日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且 DS1302 的使用寿命长，

误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、

分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用 AT89S52 单片机作为核心，功

耗小，能在 3V 的低压工作，电压可选用 3~5V 电压供电。

本设计是基于 51 系列的单片机进行的电子万年历设计，可以显示年月日时

分秒及周信息，具有可调整日期和时间功能。在设计的同时对单片机的理论基础

和外围扩展知识进行了比较全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知

识和实践体会会受到很大限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，

算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。在编写程序过程中发觉

以现有的相关知识要独自完成编写任务困难重重，在老师和同学的帮助下才完成

了程序部分的编写。

万年历的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件部分主要由 AT89C52 单

片机，LED 显示电路，以及调时按键电路等组成。在单片机的挑选上本人使用了

AT89C52 单片机，该单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。显示器使用 2 片

7SEG-MPX8-CA 和一片 7SEG-MPX4-CA。7SEG-MPX8-CA 是一种八个共阳二极管显示

器，7SEG-MPX4-CA 是一种四个共阳二极管显示器。为了能更轻松的控制这三片

显示器，本人使用了 3 片 74HC164 来驱动。74HC164 是 8 位边沿触发式移位寄存

器，串行输入数据，然后并行输出。软件方面主要包括日历程序、时间调整程序，

公历转阴历程序，显示程序等。程序采用汇编语言编写，以便更简单地实现调整

时间及阴历显示功能。所有程序编写完成后，在 wave 软件中进行调试，确定没

有问题后，在 Proteus 软件中嵌入单片机内进行仿真。最后总在老师同学的帮助

以及自己的努力下完成了此次电子万年历的设计。

关键词：

时钟电钟；DS1302；DS18B20；动态扫描；单片机

~~~~~~目录~~~~~~

一、设计要求与方案论证 ………………………………………………………………………4

1.1 设计要求 ……………………………………………………………………………………4

1.2 系统基本方案挑选和论证 …………………………………………………………………4

1.2.1 单片机芯片的挑选方案和论证 ………………………………………………………4

1.2.2 显示模块挑选方案和论证 ……………………………………………………………4

1.2.3 时钟芯片的挑选方案和论证 …………………………………………………………4

二.系统的硬件设计与实现………………………………………………………………………5

2.1 电路设计框图 ………………………………………………………………………………5

2.2 系统硬件概述 ………………………………………………………………………………5

2.3 主要单元电路的设计 ………………………………………………………………………6

2.3.1 单片机主控制模块的设计 ……………………………………………………………6

2.3.2 时钟电路模块的设计 …………………………………………………………………6

2.3.3 电路原理及说明 ………………………………………………………………………7

2.3 4 显示模块的设计 ………………………………………………………………………8

三、系统的软件设计 ……………………………………………………………………………9

3.1 程序流程框图 ………………………………………………………………………………9

3.2 子程序的设计 ………………………………………………………………………………9

3.2.1 读、写 DS1302 子程序 ………………………………………………………………10

五、作品总结……………………………………………………………………………………12

六、致谢词………………………………………………………………………………………12

参考文献…………………………………………………………………………………………13

附录一：系统电路图……………………………………………………………………………14

附录二：系统程序清单…………………………………………………………………………15

附录三：系统使用说明书………………………………………………………………………40

一、设计要求与方案论证

1.1　设计要求：

（１）基本要求

① 具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能；

② 万年历具有闰月识别显示功能；

③ 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；

( 2 ) 创新要求

① 万年历具有阴历显示功能；

② 具有测量室内温度功能；

1.2 系统基本方案挑选和论证

1.2.1 单片机芯片的挑选方案和论证：

方案一:

采用 89C51 芯片作为硬件核心，采用 Flash ROM，内部具有 4KB ROM 储备空间,能于 3V 的超

低压工作,而且与 MCS-51 系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备 ISP 在

线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程

序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:

采用 AT89S52,片内 ROM 全都采用 Flash ROM；能以 3V 的超底压工作；同时也与 MCS-51

系列单片机完全该芯片内部储备器为 8KB ROM 储备空间，同样具有 89C51 的功能，且具有在

线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要

烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。

所以挑选采用 AT89S52 作为主控制系统.

1.2.2 显示模块挑选方案和论证：

方案一：

采用 LED 液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清

楚可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用 LED 液晶显示屏.

方案二：

采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文

字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.

方案三：

采用 LED 数码管动态扫描,LED 数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫

描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。

所以采用了 LED 数码管作为显示。

1.2.3 时钟芯片的挑选方案和论证：

方案一：

直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒

计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节省成本，但是，实现的时间误差较大。所以不

采用此方案。

方案二：

采用 DS1302 时钟芯片实现时钟，DS1302 芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、

分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的 RAM 做为数据暂存

区，工作电压 2.5V～5.5V 范畴内，2.5V 时耗电小于 300nA.

1.3 电路设计最终方案决定

综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用 AT89S52 作为主控制系统; DS1302 提

供时钟;数字式温度传感器;LED 数码管动态扫描作为显示。

二.系统的硬件设计与实现

2.1 电路设计框图

2.2 系统硬件概述

本电路是由 AT89S52 单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在 3V 超低压工

作；时钟电路由 DS1302 提供，它是一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以

对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V～5.5V。

采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM

数据。DS1302 内部有一个 31*8 的用于暂时性存放数据的 RAM 寄存器。可产生年、月、日、

周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动储存功能；

温度的采集由 DS18B20 构成；显示部份由２１个数码管，74ls138、74ls47 译码器构成。使

用动态扫描显示方式对数字的显示。

2.3 主要单元电路的设计

2.3.1 单片机主控制模块的设计

AT89S52 单片机为 40 引脚双列直插芯片,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS-51 单片机共

有 4 个 8 位的 I/O 口（P0、P1、P2、P3），每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入。

单片机的最小系统如下图所示,18 引脚和 19 引脚接时钟电路,XTAL1 接外部晶振和微调

电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端,

在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第 9 引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上

电复位电路,20 引脚为接地端,40 引脚为电源端. 如图-1 所示

AT89S52

主控制模

块

DS1302 时钟模块

LED 数码管动态

扫描显示模块

键盘模块

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